Занимательная физика в вопросах и ответах.
Сайт  Елькина Виктора. (Заслуженный учитель РФ. Учитель-методист.)   

АСТРОНОМИЯ 

      З Е М Л Я    

      Шар раскаленный, золотой
      Пошлет в пространство
              луч огромный,
      И длинный конус тени темной
      В пространство бросит шар
                         другой.
      Таков наш безначальный мир,
      Сей конус - наша ночь
                    земная,
      За ней - опять, опять эфир
      Планета плавит золотая...
                      А. Блок

     Земля - единственная планета Солнечной системы,  на  которой есть жизнь. Для возникновения жизни необходимо сочетание температурных условий, газовой атмосферы,  наличие воды в жидком состоянии. Земля - шар радиусом около 6370 км, но за многовековую историю человек освоил лишь поверхностный слой толщиной до  10  км  и околоземное пространство до высоты примерно 300 км. Все это говорит о том,  что Земля хранит еще немало тайн,  разгадать  которые нам помогут наши старые знакомые - исследователи природы. А вот и один из них с песней "Шар голубой". 

1.  Шар  голубой 

   Пересвет. Крутится, вертится шар голубой,  крутится,  вертится над головой...

   Елисей. Почему же Земля имеет форму шара?

   Пересвет. Таковы законы природы. Солнце, Луна,  большие планеты и крупные спутники,  как правило,  шарообразны.  На форме этих тел сказывается их собственное вращение вокруг своей оси.  Скорее всего, шарообразная форма Земли является следствием закона сохранения момента импульса.

   Ярослав. Все это так,  но все же основной причиной  шарообразности Земли является закон всемирного тяготения.

   Елисей. Закон всемирного тяготения применим только к  точечным телам, т.е. таким телам, масса которых сосредоточена в их центре. Вспомните формулу.  Рассчитывая силу всемирного  притяжения  двух тел, мы обязательно находим расстояние между центрами масс. Рассматривая Землю как твердое тело,  можно  однозначно  сказать, что причина шарообразности Земли лежит в силах молекулярного притяжения. Одни молекулы вещества притягивают другие,  при этом образуются прочные связи, которые не позволяют веществу разрушаться.     Все это похоже на каплю воды. Если она находится в невесомости, то принимает форму шара, т.к. на любую молекулу поверхностного слоя действуют другие молекулы,  стараясь эту молекулу утащить внутрь. Таким образом, образуется поверхностная пленка жидкости, а в нашем случае - кора земного шара.

  Ярослав. Да,  по закону всемирного тяготения любая масса притягивает другую массу и тем сильнее,  чем меньше  расстояние  между ними. Разные части достаточно большого и массивного тела первоначально произвольной формы стремятся занять такие положения,   при которых они находились бы как можно ближе друг к другу.  Это приводит к тому,  что тело принимает форму,   близкую  к  форме  шара. Твердое тело отличается от жидкости тем, что в нем молекулы менее подвижны, благодаря чему тело и сохраняет свою форму.  Примем во внимание,  что на малых расстояниях молекулярные силы  гораздо мощнее гравитационных,  но вместе с тем они и убывают с  расстоянием гораздо быстрее. Это приводит к тому,  что в больших объемах вещества действие гравитационных сил суммируется,  чего не происходит с молекулярными силами.

2. Падение на Солнце 

 Ярослав. Если закон всемирного тяготения справедлив,  то  почему же Земля не падает на Солнце, а обращается вокруг него?

 Пересвет. Как это не падает?  Все время падает,    но  не  может упасть. Со временем образования она непрерывно движется  по  своей орбите,  сочетая падение к Солнцу (по закону всемирного  тяготения) с движением в поперечном направлении, унаследованным еще при своем возникновении. В результате этого среднее расстояние от нее до Солнца почти не меняется.

 Ярослав. Почему не меняется?   Меняется,    но  не  значительно. Во-первых, масса Солнца и, следовательно, его притяжение почти не меняются. Во-вторых,  остальные планеты,  будучи весьма малыми,  по сравнению с Солнцем,  не могут своим притяжением заметно изменить траекторию Земли. В-третьих, расстояния до звезд так велики,  что даже случайные сближения их с Солнцем всегда проходят на безопасном для нас расстоянии,  поэтому пролетающие мимо звезды не  способны своим притяжением заметно изменить земную орбиту. В-четвертых,  Земля движется в глубоком вакууме,  и скорость ее не  может измениться из-за сопротивления среды.

3. Лучше гор могут быть только горы... 

 "Как вечным огнем сверкает днем вершина изумрудным льдом,  которую ты так и не покорил", - пел В. Высоцкий в  фильме  "Вертикаль".

"Интересно, - размышляли наши друзья, - почему же на Земле  нет  гор раз в десять выше Эвереста?"

 Елисей. По-моему, причина здесь в том,  что прочность материала, из которого состоят горные породы,  невелика.  И если высота  гор будет,  например,  30 км,  то их основания не выдержат тяжести  и просто рассыплются.

 Ярослав. Причина не в прочности,  а в силе тяжести.  Имея  такую высоту, они имели бы и очень большую массу и, следовательно, провалились бы сквозь земную кору.  По этой причине  высота  гор  на Земле не может превышать какую-то критическую величину.

 Пересвет. Если высота горы станет выше этой критической  величины,  которая составляет примерно 30 км,  то давление у  основания горы так возрастет,  что горные породы там расплавятся  и  высота горы уменьшится до этого критического значения.

4. Зима - не   лето. 

  Ярослав. Хорошо,  что в наших широтах есть смена  времен  года. Зимой - холодно, можно кататься на санках и лыжах. Летом можно купаться и загорать. А собственно,  почему зимой должно быть холодно, а летом жарко?

 Елисей. Наверное,  зимой Земля находится значительно  дальше  от Солнца, чем летом, поэтому зимой мы получаем меньше тепла и света.

 Пересвет. Ты не прав. Зимой Земля как раз находится в перигелии, самой ближней к Солнцу точке своей орбиты. Значит, причина зимнего холода в Северном полушарии Земли в другом.

 Ярослав. Действительно, основная причина морозной зимы и знойного лета заключается не в изменении расстояния до Солнца, а в наклоне земной оси к плоскости ее орбиты.  В  результате  изменяется долгота дня и высота Солнца над горизонтом.  По этим причинам количество тепла, получаемого земной поверхностью в Северном полушарии за день, зимой уменьшается.

5.  Иди туда, не знаю куда 

 Ярослав. Друзья,  как вы думаете,  есть ли на нашей Земле место, где человек с завязанными глазами  в какую сторону бы не пошел,  всегда будет идти на север?

 Пересвет. Думаю, что нет. А зачем ему завязывать глаза,  если он все равно идет на север?

 Елисей. Здесь не все так сложно.  Это может быть на Южном плюсе. Но уже второй шаг необходимо выверять по долготе.

 6. Дивлюсь я на небо... 

 Ярослав. В романе Л. Толстого "Война и мир" Тушин говорил о  том, что "неба нет, есть атмосфера".  Что вы понимаете под словом "небо"?

 Пересвет. Небо? Это воздух Земли.

 Елисей. Небо- это мировое пространство, рассматриваемое  сквозь атмосферу Земли.

 Ярослав. Может быть, небо-это и есть атмосфера Земли?

7. Небо синее-синее 

 Юные исследователи природы задумались над очередной задачей: почему небо синее, а зори красные?  Известно,  что поэты в основном правильно описывают эти явления. "Небо синее- синее, а вокруг тишина", "Синева, синева упала с неба", " В небе ясном заря догорала", "Зори красные в небе светятся".

 Ярослав. Через атмосферу Земли проходят от Солнца не все лучи, а только более голубые.

 Пересвет. Голубой цвет неба можно объяснить рассеянием солнечного света на молекулах воздуха и частичках атмосферной пыли.    Их размер таков, что сильнее всего рассеиваются голубые и синие лучи.

 Елисей. По твоей теории,  на больших  частичках  должны  рассеиваться и другие лучи. Значит, когда Солнце и Луна находятся у горизонта,  лучи света проходят ближе к поверхности Земли,   где  в воздухе могут быть более крупные частицы, поэтому Солнце и Луна у горизонта кажутся красными. Этим объясняется и цвет зорь.

 Пересвет. Совершенно верно,  но,  кроме того,  здесь играет роль эффект изменения длины волны света при  прохождении  через  среду разной оптической плотности.

8. Облака, белогривые барашки 

 Елисей. Мы выяснили причину голубого цвета неба и красных  зорь, а чем же объясняется белый цвет облаков?

 Пересвет. Причина в том, что свет от облаков полностью отражается и рассеяние света не происходит.

 Ярослав. Белый свет - это весь спектр частот видимой части шкалы электромагнитных волн.  Любое тело нам кажется,  например,    красным только потому, что оно поглощает электромагнитные волны, соответствующие данной длине волны,  а все другие  отражает,    следовательно, облака белые только потому,  что они поглощают все волны, а не отражают.

Елисей. Все как раз наоборот.  Красный цвет предмета объясняется тем,  что этот предмет отражает только красные волны,   а  другие поглощает. Если тело отражает все цвета (волны), то оно будет белым.

9. Берег левый, берег правый 

 Школа наших друзей стоит на высоком берегу Вятки,  поэтому  следующая задача родилась сама собой.  Почему правый берег рек в Северном полушарии, как правило,  высокий и крутой,  а левый - низкий и отлогий?

 Ярослав. Это одно из проявлений силы Кориолиса.  С помощью  этой силы объясняется также эффект "двух поездов": два совершенно одинаковых поезда идут с одинаковой скоростью в противоположные стороны, один- с востока на запад, другой- с запада на восток.  Первый, идущий против вращения Земли,  будет тяжелее,  потому что он медленнее движется вокруг оси земного шара. Вследствие центробежного эффекта он теряет в своем весе меньше,  чем поезд,  идущий с большей скоростью вокруг земной оси на восток.  По этой же причине больше изнашивается правый рельс, и поезда чаще всего сходят с рельсов в правую сторону.

 Елисей. Ты хочешь сказать,  что причиной крутизны  правых  берегов рек в Северном полушарии является суточное вращение Земли. На воду действует сила,  которая заставляет ее двигаться вдоль  русла, но и подмывать правый берег, отступая от левого.

 Ярослав. Вот именно, вода стремиться сохранить направление своей скорости постоянной при вращении Земли.

 Пересвет. Я читал,  что это явление присуще всем рекам,  текущим вдоль меридианов.

 10.  Что легче? 

Пересвет. Как вы считаете, когда пароход легче, в лунную или безлунную ночь?

 Елисей. Конечно, в лунную, ведь Луна притягивает пароход.

 Ярослав. Но ведь она притягивает также и Землю.  И все же в лунную ночь пароход легче,  хотя Луна притягивает не только пароход, но и весь земной шар.  Однако  пароход находится к Луне ближе на 6370 км,  чем центр Земли,  поэтому приливное ускорение  парохода больше. Следовательно, в лунную ночь пароход легче.  

КОДЫ  ПРАВИЛЬНЫХ  ОТВЕТОВ « Земля» 

№ вопроса             

1  

2

 3

 4

 5

  6

  7

8

 9

    10                      

   Ответы

Я

ПЯ

П

 Я

Е

Е

ПЕП

 ПЕ

ЯЕП

Я

 Назад

Занимательная  физика     А знаете  ли Вы?     Физика в походе     Биофизика   Необычные  явления  
 Физика и техника   Бочка Паскаля   Шаровая  молния   Оптика
 Биографии ученых     Физика и  медицина    Физика и поэзия   Занимательные опыты 
 Народная  мудрость   Форум   Радиотехника  для  всех   
 
  © 2003 - 2004  Елькин В.И.


[AD]

  

Hosted by uCoz